DE10131646A1 - Verfahren zum Reinigen von heißen Metall- und/oder Schlackenreste aufweisenden Oberflächen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von mit Schmelze und/oder Schlacke überzogenen Flächen, insbesondere Feuerfestflächen, mit Hilfe eines hochgespannten Wasserstrahls in einer Menge von 15 bis 20 l Wasser je Minute.

Description

• Bei der Erzeugung von Metallen durch Schmelz- oder Umschmelzprozesse ist es erforderlich, flüssige Metallschmelzen in Transportgefäßen oder mit Hilfe von Rinnen zu transportieren. Diese Gefäße und Rinnen sind stets mit feuerfesten Materialien ausgekleidet, welche im Betrieb einem beträchtlichen Verschleiß unterworfen sind. Dieser Verschleiß erfolgt durch Abrasion als Folge der Relativbewegung zwischen Schmelze und Gefäß bzw. Rinne, ferner durch chemische Reaktionen mit dem Feuerfestmaterial, vor allem in der Grenzfläche Schmelze/Schlacke, begünstigt durch häufige Temperaturwechsel. Die Standzeit des Feuerfestmaterials kann durch Auftragen von geeignetem Reparaturmaterial verlängert werden, was durch Spritzen oder Gießen von Reparaturmaterial auf die Gefäßoberflächen bzw. Rinnenoberflächen erfolgt.
• Beim Ausführen solcher Reparaturarbeiten tritt jedoch stets das Problem auf, dass die Oberfläche des zu reparierenden Feuerfestmaterials mit einer Schicht aus Metall und/oder Schlacke überzogen ist. Diese Schichten stammen von dem vorhergehenden Gebrauch des metallurgischen Gefäßes bzw. der metallurgischen Transportrinne.
• Wird nun Reparaturmaterial auf solche Metall- und Schlackenschichten aufgetragen, so ergibt sich damit kein lang anhaltender Reparatureffekt, da die aufgebrachten Reparaturmaterialschichten keinen günstigen Haftuntergrund gefunden haben. Kommt nach Abschluss der Reparaturarbeiten die reparierte Oberfläche wieder mit heißem, schmelzflüssigem Material (Metall und/oder Schlacke) in Berührung, so werden die aufgebrachten Reparaturmaterialien von ihrem Untergrund gelöst und weggeschwemmt.
• Das Entfernen solcher Schlacken- und Metallschichten von Feuerfestoberflächen erfolgt herkömmlicherweise mit Hilfe mechanischer Verfahren und zwar im Wesentlichen durch Meißeln, Fräsen oder Kettenschläge.
• Meißelschläge beschädigen die Oberfläche des verbleibenden Restmaterials unkontrollierbar. Die schweren Schläge zermürben das verbleibende Restmaterial bis zu dessen Bruch. Zonen voreilenden Verschleißes an Schlacke-Luft-Grenzen oder Metall-Schlacke-Bereichen können durch ihre kerbenförmige Geometrie kaum mit dem Meißel gereinigt werden, ohne erhebliche Beschädigungen am verbleibenden Restmaterial und damit Vergeudung noch brauchbaren Feuerfestmaterials hervorzurufen.
• Bei dem Einsatz einer Fräse verringert sich der unnötige Oberflächenverschleiß. Auch die Geometrie der Kerben an den Niveaugrenzen kann mit geringerer Zerstörung des noch tauglichen Restmaterials gesäubert werden. Es entstehen jedoch hohe Kosten durch den Verschleiß der Werkzeuge.
• Als Werkzeugträger dient in beiden Fällen ein baggerartiges Fahrzeug, welches der Strahlungswärme der heißen Oberfläche weitgehend ungeschützt ausgesetzt ist. Im Falle einer Rinnenreinigung fährt dieses Fahrzeug auf der Rinne. Durch die dynamischen Belastungen wird die Rinne stark mechanisch belastet.
• Die Reinigung mit Kettenreinigungsmaschinen (EP 0 429 487 B1) erfordert zunächst einen Aufwand, die Maschine in die Reinigungsposition zu bringen. Das Umfeld muß abgesperrt werden, da eine erhebliche Unfallgefahr durch herumfliegende Restmaterialien und verschlissene Kettenglieder besteht.
• In der DE 43 24 516 A1 wird ein Pulverstrom mit Sauerstoff und Kraftstoffteilchen zur Reinigung von feuerfesten Oberflächen vorgesehen. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig und unfallträchtig.
• Die oben erwähnten gebräuchlichen mechanischen Arbeitsweisen zum Beseitigen von Schlacken- und Metallschichten sind folglich kostenintensiv bzw. unfallträchtig. Die im Feuerfestmaterial enthaltene abstrahlende Restwärme führt dazu, dass zu grob gearbeitet wird und ein großer Teil des unbeschädigten Grundmaterials zerstört oder zermürbt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Entfernen von Schlacken- und Metallrückständen von Feuerfestoberflächen anzugeben, mit dessen Hilfe feuerfeste Oberflächen von Transportbehältern, Transportrinnen und dergleichen schonend und sicher von Schlacken- und Metallresten befreit werden können. Insbesondere soll das neue Verfahren gewährleisten, dass das Reinigungspersonal weder durch Hitzeeinwirkung noch durch umherfliegende Partikel, sei es der entfernten Schlacken- und Metallreste oder des darunterliegenden Feuerfestmaterials, gefährdet wird. Ferner soll das neue Verfahren eine vollständige Entfernung der Metall- und Schlackenreste von den Feuerfestoberflächen gewährleisten.
• Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
• Der mit Hilfe des Verfahrens erzielbare Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, dass mit Hilfe des hochgespannten Wasserstrahls ein sicherer, den Feuerfest-Untergrund schonender Abtrag der zu entfernenden Schlacken- und Metallschichten von den Feuerfestoberflächen gewährleistet wird. Nach Abschluss des Reinigungsvorganges bieten die gereinigten Feuerfestoberflächen einen sicheren Haftgrund für aufzubringendes Reparaturmaterial.
• Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Für das erfolgreiche Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die für die zu reinigenden Oberflächen beaufschlagende Wassermenge hinsichtlich Druck und Menge sorgfältig gewählt werden. Derzeit werden Wasserdrücke von 1600 bis 2000 bar bevorzugt, wobei eine Wassermenge von etwa 15 bis 20 l je Minute in Form eines dünnen Strahles auf die zu reinigende, heiße Oberfläche gesprüht wird.
• Der Wasserstrahl tritt aus einer Düse aus, die am Ende eines hinreichend langbemessenen Rohres sitzt, um Menschen oder Maschinen, welche das genannte Rohr handhaben, vor schädlicher Hitzeeinrichtung zu schützen.
• Die in der Zeiteinheit aus der Düse gespritzte Wassermenge ist so gering gewählt, dass eine sofortige Umwandlung des Wassers in überhitzten Dampf erfolgt, wenn das Wasser auf die zu reinigende, heiße Oberfläche auftrifft. Durch die große, schlagartig eintretende Volumenänderung von flüssig zu gasförmig (d. h. von Wasser zu Wasserdampf) wird ein Sprengen der auf dem zu reinigenden Material anhaftenden, zu entfernenden Schichten herbeigeführt, was zur Folge hat, dass die zu entfernenden Schlacken- und Metallreste vom darunterliegenden Feuerfestmaterial abplatzen.
• Der hohe Auftreffdruck des Spritzwassers auf der zu reinigenden Oberfläche übt ferner eine mechanische Abtragwirkung auf die zu entfernenden Oberflächenschichten und auf das darunterliegende, zerstörte, oberflächennahe Feuerfestmaterial aus.
• In der Fachwelt bekannt und gefürchtet sind so genannte Wasserstoff-Explosionen, welche auftreten, wenn Wasser und Metallschmelzen zusammentreffen. Diese Explosionen treten beispielsweise auf, wenn eine Metallschmelze in ein Gefäß gegeben wird, auf dessen Boden sich Wasser angesammelt hat. Aus Angst vor der gegebenenfalls verheerenden Wirkung solcher Explosionen herrscht in der Fachwelt größte Ablehnung gegenüber Vorschlägen, Wasser in Bereichen zu verwenden, in welche Metallschmelzen gelangen können.
• Entgegen der Befürchtungen der Fachwelt entstehen beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch keine solchen Explosionen, da der hochgespannte Wasserstrahl beim erfindungsgemäßen Verfahren lediglich in einer solchen Menge auf die zu reinigende Oberfläche gespritzt wird, dass das aufgesprühte Wasser sofort ohne Rückstand in Dampf umgewandelt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich Wasser im feuerfesten Mauerwerk oder dessen Umgebung ansammelt.
• Das Beaufschlagen der zu reinigenden Oberfläche mit dem hochgespannten Wasserstrahl wird vorzugsweise so lange fortgeführt, bis sich auf dem feuerfesten Grundmaterial Riefen gebildet haben, die wiederum einen ausgezeichneten Haftgrund für das aufzubringende Reparaturmaterial bilden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Entfernen von Metall- und Schlackenrückständen von heißen Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochgespannter Wasserstrahl in einer solchen Menge auf die zu reinigende Oberfläche gespritzt wird, dass das aufgesprühte Wasser sofort ohne Rückstand in Dampf umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl mit einem Druck von 1600 bis 2000 bar auf die zu reinigende, heiße Oberfläche gesprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 15 bis 20 l Wasser je Minute aus einer Düse auf die zu reinigende Oberfläche gespritzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen von feuerfesten Werkstoffen von anhaftenden Metall- und/oder Schlackenschichten befreit werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen der zu reinigenden Oberfläche mit dem hochgespannten Wasserstrahl so lange fortgesetzt wird, bis sich in dem von Metall- und/oder Schlacke befreiten Untergrund Riefen gebildet haben.